Fosfor, aanwezig in ons DNA en celmembranen, is een essentieel element voor het leven zoals we het kennen. Maar hoe het op de vroege aarde aankwam, is een beetje een mysterie. Astronomen hebben nu de reis van fosfor van stervormingsgebieden naar kometen getraceerd met behulp van de gecombineerde krachten van ALMA en Rosetta, de sonde van de European Space Agency. Uit hun onderzoek blijkt, Voor de eerste keer, waar moleculen met fosfor worden gevormd, hoe dit element in kometen wordt gedragen, en hoe een bepaald molecuul mogelijk een cruciale rol heeft gespeeld bij het ontstaan ​​van leven op onze planeet.

"Het leven verscheen ongeveer 4 miljard jaar geleden op aarde, maar we kennen nog steeds niet de processen die het mogelijk maakten, " zegt Victor Rivilla, de hoofdauteur van een nieuwe studie die vandaag in het tijdschrift is gepubliceerd Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society . De nieuwe resultaten van de Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), waarin de European Southern Observatory (ESO) een partner is, en van het ROSINA-instrument aan boord van Rosetta, laten zien dat fosformonoxide een sleutelstuk is in de puzzel over het ontstaan ​​van het leven.

Met de kracht van ALMA, die een gedetailleerd kijkje in het stervormingsgebied AFGL 5142 mogelijk maakte, astronomen konden lokaliseren waar fosforhoudende moleculen, zoals fosformonoxide, formulier. Nieuwe sterren en planetenstelsels ontstaan ​​in wolkachtige gebieden van gas en stof tussen sterren, waardoor deze interstellaire wolken de ideale plekken zijn om de zoektocht naar de bouwstenen van het leven te beginnen.

De ALMA-waarnemingen toonden aan dat fosforhoudende moleculen ontstaan ​​bij de vorming van massieve sterren. Gasstromen van jonge massieve sterren openen holtes in interstellaire wolken. Op de spouwmuren vormen zich fosforhoudende moleculen, door de gecombineerde werking van schokken en straling van de babyster. De astronomen hebben ook aangetoond dat fosformonoxide het meest voorkomende fosforhoudende molecuul in de spouwmuren is.

Na met ALMA naar dit molecuul te hebben gezocht in stervormingsgebieden, het Europese team ging verder met een object in het zonnestelsel:de nu beroemde komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Het idee was om het spoor van deze fosforhoudende verbindingen te volgen. Als de spouwmuren instorten en een ster vormen, vooral een minder massieve zoals de zon, fosformonoxide kan bevriezen en vast komen te zitten in de ijzige stofkorrels die rond de nieuwe ster achterblijven. Zelfs voordat de ster volledig is gevormd, die stofkorrels komen samen om kiezelstenen te vormen, rotsen en uiteindelijk kometen, die transporteurs van fosformonoxide worden.

ROSINA, wat staat voor Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis, verzamelde twee jaar lang gegevens van 67P terwijl Rosetta in een baan om de komeet draaide. Astronomen hadden eerder hints van fosfor gevonden in de ROSINA-gegevens, maar ze wisten niet welk molecuul het daar had vervoerd. Kathrin Altwegg, de hoofdonderzoeker voor Rosina en een auteur in de nieuwe studie, kreeg een idee over wat dit molecuul zou kunnen zijn nadat het op een conferentie werd benaderd door een astronoom die stervormingsgebieden met ALMA bestudeert:"Ze zei dat fosformonoxide een zeer waarschijnlijke kandidaat zou zijn, dus ik ging terug naar onze gegevens en daar was het!"

Deze eerste waarneming van fosformonoxide op een komeet helpt astronomen om een ​​verband te leggen tussen stervormingsgebieden, waar het molecuul wordt gemaakt, helemaal naar de aarde.

"De combinatie van de ALMA- en ROSINA-gegevens heeft een soort chemische draad blootgelegd tijdens het hele proces van stervorming, waarin fosformonoxide de dominante rol speelt, " zegt Rivilla, die onderzoeker is aan het Arcetri Astrophysical Observatory van INAF, Italiaans Nationaal Instituut voor Astrofysica.

"Fosfor is essentieel voor het leven zoals we het kennen, " voegt Altwegg toe. "Omdat kometen hoogstwaarschijnlijk grote hoeveelheden organische verbindingen naar de aarde hebben gebracht, het fosformonoxide dat in komeet 67P wordt gevonden, kan de link tussen kometen en het leven op aarde versterken."

Deze intrigerende reis kon worden gedocumenteerd vanwege de samenwerking tussen astronomen. "De detectie van fosformonoxide was duidelijk te danken aan een interdisciplinaire uitwisseling tussen telescopen op aarde en instrumenten in de ruimte, ', zegt Altwegg.

Leonardo Testi, ESO-astronoom en ALMA European Operations Manager, concludeert:"Als we onze kosmische oorsprong begrijpen, inclusief hoe vaak de chemische omstandigheden die gunstig zijn voor het ontstaan ​​van leven zijn, is een belangrijk onderwerp van de moderne astrofysica. Terwijl ESO en ALMA zich concentreren op de waarnemingen van moleculen in verre jonge planetenstelsels, de directe verkenning van de chemische inventaris binnen ons zonnestelsel wordt mogelijk gemaakt door ESA-missies, zoals Rosetta. De synergie tussen toonaangevende grond- en ruimtefaciliteiten, door de samenwerking tussen ESO en ESA, is een krachtige aanwinst voor Europese onderzoekers en maakt transformationele ontdekkingen mogelijk zoals die in dit artikel worden beschreven."

Dit onderzoek werd gepresenteerd in een paper om te verschijnen in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society .